浅议建筑结构设计中的概念设计_

浅议建筑结构设计中的概念设计
阐述了概念设计的概念及其重要性，并针对目前建筑结构设计当中墨守成规的现象，提倡采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性，推动结构设计的发展。

标签建筑结构；概念设计；应用
在建筑结构设计中，概念设计与结构构造措施至关重要，它在一定程度上反映了一个结构工程师的设计水平。

概念设计的内容十分丰富，应用面也非常广泛，几乎蕴含了所有的结构设计过程。

我们通常谈到的安全度的概念、力学的概念、材料的概念、荷载的概念、地震的概念、使用的概念等都属于结构的概念。

概念设计就是融合这些概念，贯穿到结构选型、方案设计、结构布置、计算简图抽象、计算结果处理、施工图绘制等设计的整个过程，对理论无法明确的部位，还要有定性的认识后才能反映到设计成果中。

当前科学技术迅速发展。

计算机结构程序的全面应用给结构设计师带来了极大方便，大大减轻了他们的劳动强度，提高了设计的效率和质量。

但同时也容易让人产生错误认识，认为结构设计很简单，只需遵循规范、手册、图集，等待建筑师给出一个空间形成的方案(非结构的)，然后就可使用计算机完成结构设计了。

因此，一些结构设计师不重视结构的基本理论和基本概念的正确使用，不能有效地运用他们的知识、精力和时间去考虑结构的整体设计、协同工作等一系列概念设计问题。

而是一味地依赖计算机，久而久之许多设计人员缺乏结构设计的概念，对软件技术条件认识不清、对计算机的计算结果无法判断，对规范与软件之间的差异不甚了解，对如何加强结构的整体性、合理性、经济性没有概念，甚至一些设计人员因为过多地相信计算机分析结果而导致结构计算模型与实际建筑物存在较大差别，引起结构施工图中出现了大量的概念性错误和计算错误，且有些错误可能会导致严重的后果。

为保证建筑结构的安全、适用、经济、可靠，对设计人员强调结构概念设计的重要性是非常必要的。

1 关于概念设计
所谓的概念设计就是运用清晰的结构概念，不经数值计算，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、实验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，对结构及计算结果进行正确的分析，并考虑结构实际受力状况与计算假设间的差异，对结构和构造进行设计，使建筑物受力更合理、安全、协调。

概念设计主要从两个方面对结构设计进行宏观控制:一是在方案设计满足建筑要求的前提下，从宏观的角度考虑结构整体性及主要分体的相互协调关系，确定总体设计方案;二是在理论设计过程中综合考虑工程条件、计算理论、材料性能等各种因素对计算结果的影响，判断理论设计的准确性，并对一些工程中难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题，根据实际经验采用一些结构构造措施进行处理。

换句话说，概念设计是运用人的判断和思维能力，从宏观上解决结构设计的基本问题。

概念设计是一种思路，是一种定性的设计，它不以
精确的力学分析、生搬硬套的规范条文为依据，而是对工程进行概括性的分析，制定设计目标，采取相应结构措施。

具体到设计过程，就是根据特定的建筑空间和地理条件，结合建筑的功能要求，考虑结构安全、适用、经济、美观、施工方便等各种因素后，确定结构的总体方案，按照结构的破坏机理和破坏过程，灵活且能有意识地利用整体结构体系与基本杆件间的力学特性与关系、设计准则、工程现场实时的资源条件，全面合理地解决结构设计的基本问题。

既要注意到总体布置上的大原则，又要顾及到关键部位的细节，从根本上提高结构的可靠度。

概念设计的目的是力求使设计方案安全、可靠、经济、合理，是一个优化的过程。

概念设计运用得好，能使结构满足建筑要求，并以最快的方式将荷载传递到基础、地基中，创造更为安全、舒适的工作和生活环境，从而节约材料和资金，使工程项目的设计、施工、使用都能“又快、又好、又省”，这也是人们对工程建设的最基本要求。

2 概念设计的重要意义
2.1 概念设计是结构设计的基础与灵魂
2.1.1 方案设计阶段
一个成功的设计必须选擇一个经济合理的结构方案，即选择一个切实可靠的结构形式和结构体系。

在此阶段，设计者除了对建筑物的功能要求、地理环境、资金配备、材料供应、施工条件与水平等进行综合的分析，并与建筑、水电、设备等专业进行充分比较外，还要考虑结构内部的协同工作、结构抗震的构造设计、结构整体性能控制等问题，而后完成结构选型，确定结构方案，必要时还要对多个方案进行比较，择优选用。

因此方案设计过程是不能借助于计算机或理论计算来实现的，它需要结构工程师综合应用其掌握的结构概念，在深人了解各类结构性能的基础上，有针对性地选择效果最好、造价最低的结构方案。

2.1.2 结构计算阶段
结构计算是在计算简图的基础上进行的，即要对作用在结构构件上的荷载和构件的约束进行一定的简化，简化后的结构内力与变形必须与原结构尽可能一致。

目前由于建筑物的功能复杂多样，结构计算一般是通过计算机来完成的，因此结构工程师必须把实际工程的结构形式转换成计算机能够识别的计算模型，并且要保证模型受力和变形的精确性，在此基础上结构工程师还应根据实际结构的工作状态，在全面了解程序软件的适用范围与技术条件后正确选择和使用结构设计软件，同时再用概念设计对电算结果进行科学分析，作出正确合理的判断。

如果结构工程师缺乏经验、不具备结构体系功能及其受力、变形特性的整体概念与判断力，他们就无法确定实际结构的计算简图、无法判纷十算机显示的计算模型与计算结果的正确与否。

2.1.3 施工图绘制阶段
结构工程师通过计算机完成结构设计计算并对结果确认无误后，接着就是把计算结果用施工图的方式表现出来(通常也是计算机完成)。

此时，结构工程师还有一项比较艰巨的任务需要完成，即调图工作。

他们要检查施工图是否正确反映设计意图，是否满足结构整体稳定和各构件间协同工作的要求、结构抗震设计的要求、结构的材料利用率和经济适用的要求等。

很多刚毕业的大学生面对施工图纸无法断定其适用性和正确与否，主要原因就是他们缺乏经验与实践过程中结构概念的养成。

3 建筑结构设计中概念设计需要注意的要点
3.1 合理选择结构方案
概念设计的目的是力求设计方案经济、合理、适用，事实上也可说是设计者根据经验和专业设计理论。

因此，概念设计必须选择一个经济合理的结构方案，即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。

结构体系应该明确总体布置、抗震细部、应受力等方而，同一结构单元不宜混用不同结构体系，力求平面和竖向规则。

总之，必须对建筑师设计要求、结构特点、材料供应、施工条件等情况进行综合分析，并与施工方面、业主等方面充分协商，在此基础上进行结构选型，确定结构方案，必要时还应进行多方案比较，择优选用。

3.2 选用恰当的计算简图
计算简图是进行结构计算的基础，如果计算简图选用不当会导致结构安全事故的发生，因此选择恰当的计算简图是保证结构安全的重要条件，设计师要从实际出发选择合理的计算简图，并且计算简图还应有相应的构造措施来保证。

此外，设计师还要注意到在实际结构的节点不可能是纯粹的刚结或铰结点，但是在计算简图的误差应在设计允许范围之内。

3.3 正确分析计算结果
在结构设计中，普遍采用计算机技术，但是由于软件种类的繁多，而且不同的软件也是存在着很大的差异性，这样就会往往导致计算结果的不相同。

因此，设计师要对程序的适用范围、技术条件等全面了解。

由于软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果。

因此，设计师要充分认识到计算参数的重要性，要凭着自己过硬的专业知识、丰富的经验，在拿到电算结果时应认真分析，要正确地输入合理的计算参数，慎重校核，做出合理判分析。

4 结语
总之，随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。

概念设计的思想被越来越多的结构设计工程师所接受，并将在结构设计中发挥越来越大的作用，概念设计必然会成为今后结构设计的主流思想，这就需要我们来共同学习、发展，为结构设计的发展作出应有的贡献。

参考文献：
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[3]王顺御.谈建筑结构设计中的概念设计[J]. 山西建筑，2008 (2):39- 40.。